Kontrol dan pengaturan parameter teknologi utama: laju aliran, level, tekanan dan suhu

Himpunan operasi tunggal membentuk proses teknologi tertentu. Dalam kasus umum, proses teknologi dilakukan melalui operasi teknologi yang dilakukan secara paralel, berurutan, atau kombinasi, ketika awal operasi berikutnya digeser relatif terhadap awal operasi sebelumnya.

Manajemen proses adalah masalah organisasi dan teknis dan hari ini diselesaikan dengan menciptakan sistem manajemen proses otomatis atau otomatis.

Tujuan dari pengendalian proses teknologi dapat berupa: stabilisasi kuantitas fisik tertentu, perubahannya sesuai dengan program tertentu atau dalam kasus yang lebih kompleks, optimalisasi beberapa kriteria ringkasan, produktivitas proses tertinggi, biaya produk terendah, dll.

Parameter proses tipikal yang harus dikontrol dan diatur meliputi laju aliran, level, tekanan, suhu, dan sejumlah parameter kualitas.

Sistem tertutup menggunakan informasi terkini tentang nilai output, menentukan deviasi ε (T) nilai terkontrol Y (t) dari nilai yang ditentukan Yo) dan mengambil tindakan untuk mengurangi atau menghilangkan sama sekali ε(T).

Contoh paling sederhana dari sistem tertutup, yang disebut sistem kontrol deviasi, adalah sistem untuk menstabilkan ketinggian air di dalam tangki, ditunjukkan pada Gambar 1. Sistem terdiri dari transduser pengukur dua tahap (sensor), perangkat 1 kontrol ( regulator) dan mekanisme aktuator 3, yang mengontrol posisi badan pengatur (katup) 5.

Beras. 1. Diagram fungsional dari sistem kontrol otomatis: 1 - regulator, 2 - transduser pengukur level, 3 - mekanisme penggerak, 5 - badan pengatur.

Alur kontrol

Sistem kontrol aliran dicirikan oleh kelembaman rendah dan pulsasi parameter yang sering.

Biasanya, kontrol aliran membatasi aliran suatu zat menggunakan katup atau gerbang, mengubah tekanan dalam pipa dengan mengubah kecepatan penggerak pompa atau derajat bypass (mengalihkan sebagian aliran melalui saluran tambahan).

Prinsip penerapan pengatur aliran untuk media cair dan gas ditunjukkan pada Gambar 2, a, untuk bahan curah — pada Gambar 2, b.

Beras. 2. Skema kontrol aliran: a — media cair dan gas, b — bahan curah, c — rasio media.

Dalam praktik otomatisasi proses teknologi, ada kasus ketika diperlukan untuk menstabilkan rasio aliran dua media atau lebih.

Dalam skema yang ditunjukkan pada Gambar 2, c, aliran ke G1 adalah master, dan aliran G2 = γG — slave, di mana γ — rasio laju aliran, yang diatur dalam proses pengaturan statis regulator.

Ketika aliran master G1 berubah, pengontrol FF secara proporsional mengubah aliran slave G2.

Pilihan hukum kontrol tergantung pada kualitas stabilisasi parameter yang diperlukan.

Kontrol tingkat

Sistem kontrol level memiliki karakteristik yang sama dengan sistem kontrol aliran. Dalam kasus umum, perilaku level dijelaskan oleh persamaan diferensial

D (dl / dt) = Gin — Asam Urat + Garr,

di mana S adalah luas bagian horizontal tangki, L adalah level, Gin, Gout adalah laju aliran media di saluran masuk dan keluar, Garr — jumlah media yang menambah atau mengurangi kapasitas (bisa jadi sama dengan 0) per satuan waktu T.

Keteguhan level menunjukkan persamaan jumlah cairan yang disuplai dan dikonsumsi. Kondisi ini dapat dipastikan dengan mempengaruhi suplai (Gbr. 3, a) atau laju aliran (Gbr. 3, b) cairan. Pada versi regulator yang ditunjukkan pada Gambar 3, c, hasil pengukuran suplai cairan dan laju aliran digunakan untuk menstabilkan parameter.

Pulsa level cairan bersifat korektif, tidak termasuk akumulasi kesalahan karena kesalahan yang tak terelakkan yang terjadi ketika suplai dan laju aliran berubah. Pilihan undang-undang regulasi juga tergantung pada kualitas stabilisasi parameter yang dibutuhkan. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk menggunakan tidak hanya pengontrol proporsional tetapi juga pengontrol posisi.

Beras. 3. Skema sistem kontrol level: a — dengan efek pada catu daya, b dan c — dengan efek pada laju aliran media.

Pengaturan tekanan

Keteguhan tekanan, seperti keteguhan level, menunjukkan keseimbangan material objek. Dalam kasus umum, perubahan tekanan dijelaskan oleh persamaan:

V (dp / dt) = Gin — Asam Urat + Garr,

di mana VE adalah volume alat, p adalah tekanan.

Metode kontrol tekanan mirip dengan metode kontrol level.

Pengatur suhu

Suhu adalah indikator keadaan termodinamika sistem. Karakteristik dinamis dari sistem kontrol suhu bergantung pada parameter fisikokimia dari proses dan desain peralatan. Keunikan dari sistem semacam itu adalah inersia yang signifikan dari objek dan seringkali transduser pengukur.

Prinsip penerapan termoregulator serupa dengan prinsip penerapan pengatur level (Gbr. 2), dengan mempertimbangkan kontrol konsumsi energi di fasilitas. Pilihan hukum pengaturan bergantung pada momentum objek: semakin besar momentumnya, semakin kompleks hukum pengaturannya. Konstanta waktu transduser pengukur dapat dikurangi dengan meningkatkan kecepatan pergerakan cairan pendingin, mengurangi ketebalan dinding penutup pelindung (selongsong), dll.

Regulasi komposisi produk dan parameter kualitas

Saat menyesuaikan komposisi atau kualitas produk tertentu, situasinya mungkin terjadi ketika parameter (misalnya, kelembapan biji-bijian) diukur secara terpisah. Dalam situasi ini, kehilangan informasi dan pengurangan keakuratan proses penyesuaian dinamis tidak dapat dihindari.

Skema regulator yang direkomendasikan yang menstabilkan beberapa parameter antara Y (t), yang nilainya bergantung pada parameter kontrol utama — indikator kualitas produk Y (ti) ditunjukkan pada Gambar 4.

Beras. 4. Skema sistem kontrol kualitas produk: 1 — objek, 2 — penganalisa kualitas, 3 — filter ekstrapolasi, 4 — perangkat komputasi, 5 — pengatur.

Perangkat komputasi 4, menggunakan model matematis dari hubungan antara parameter Y (t) dan Y (ti), secara terus menerus mengevaluasi peringkat kualitas. Filter ekstrapolasi 3 memberikan estimasi parameter kualitas produk Y (ti) antara dua pengukuran.